CN109641458B - 液体喷出头及记录装置 - Google Patents
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Abstract
液体喷出头的第一流路构件具备:与多个喷出孔分别连接的多个加压室;与多个加压室分别连接的多个第一独立流路及多个第二独立流路;以及与多个第一独立流路及多个第二独立流路共通连接的第一共通流路。加压室、第一独立流路、第一共通流路及第二独立流路构成环状流路。在将加压室的共振周期设为T0、将压力波绕环状流路一周的时间设为T1时,T1/T0的小数点以后的值为1/8以上且7/8以下。
Description
技术领域
本公开涉及液体喷出头及记录装置。
背景技术
以往,作为印刷用头,例如已知有通过向记录介质上喷出液体而进行各种印刷的液体喷出头。液体喷出头例如具备流路构件和多个加压部。专利文献1的流路构件具备多个喷出孔、与多个喷出孔分别连接的多个加压室、与多个加压室分别连接的多个第一独立流路、与多个加压室分别连接的多个第二独立流路、以及与多个第一独立流路及多个第二独立流路共通连接的共通流路。多个加压部分别对多个加压室进行加压。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-200902号公报
发明内容
本公开的一方式的液体喷出头具备流路构件和多个加压部。流路构件具备多个喷出孔、与多个所述喷出孔分别连接的多个加压室、与多个所述加压室分别连接的多个第一流路、与多个所述加压室分别连接的多个第二流路、以及与多个所述第一流路及多个所述第二流路共通连接的第四流路。多个加压部对多个所述加压室内的液体分别进行加压。在将所述加压室的共振周期设为T0、将压力波绕依次经由所述加压室、所述第一流路、所述第三流路及所述第二流路的环状流路一周的时间设为T1时,T1/T0的小数点以后的值为1/8以上且7/8以下。
本公开的一方式的记录装置具备:上述的液体喷出头;将记录介质向所述液体喷出头搬运的搬运部;以及对所述液体喷出头进行控制的控制部。
附图说明
图1的(a)是概要性地示出包含第一实施方式的液体喷出头的记录装置的侧视图,(b)是概要性地示出包含第一实施方式的液体喷出头的记录装置的俯视图。
图2是第一实施方式的液体喷出头的分解立体图。
图3的(a)是图2的液体喷出头的立体图,(b)是图2的液体喷出头的剖视图。
图4的(a)是头主体的分解立体图,(b)是从第二流路构件的下表面观察到的立体图。
图5的(a)是透过第二流路构件的一部分观察到的头主体的俯视图,(b)是透过第二流路构件观察到的头主体的俯视图。
图6是将图5的一部分放大示出的俯视图。
图7的(a)是喷出单元的立体图,(b)是喷出单元的俯视图,(c)是示出喷出单元上的电极的俯视图。
图8的(a)是图7的(b)的VIIIa-VIIIa线剖视图,(b)是图7的(b)的VIIIb-VIIIb线剖视图。
图9是示出液体喷出单元的内部的流体的流动的概念图。
图10是用于说明环状流路及第三独立流路的长度的立体图。
图11是用于说明驱动波形的一例的图。
图12示出第二实施方式的液体喷出头,(a)是示出液体喷出单元的内部的流体的流动的概念图,(b)是液体喷出单元的立体图。
图13是用于说明相位差对波的干涉造成的影响的图。
具体实施方式
以下,参照附图对本公开的实施方式进行说明。需要说明的是,以下的说明中使用的图是示意性的图,附图上的尺寸比率等未必与现实的尺寸比率一致。在示出相同的构件的多个附图彼此中,为了放大形状等,有时尺寸比率等相互不一致。
在第二实施方式以后,关于与已经说明的实施方式的结构相同或类似的结构,有时标注对已经说明的实施方式的结构标注了的附图标记,另外,有时省略说明。关于与已经说明的实施方式的结构对应(类似)的结构,即便在标注了与已经说明的实施方式的结构不同的附图标记的情况下,关于没有特别说明的事项,与已经说明的实施方式的结构也是同样的。
<第一实施方式>
(打印机的整体结构)
使用图1,对包含第一实施方式的液体喷出头2的彩色喷墨打印机1(以下称为打印机1)进行说明。
打印机1通过将记录介质P从搬运辊74a向搬运辊74b搬运,而使记录介质P相对于液体喷出头2相对地移动。控制部76基于图像、文字的数据,对液体喷出头2进行控制,而朝向记录介质P喷出液体,使液滴喷落到记录介质P上,对记录介质P进行印刷。
在本实施方式中,液体喷出头2相对于打印机1固定,打印机1为所谓的行式打印机。作为记录装置的其他实施方式,举出所谓的串行打印机。
在打印机1上,以与记录介质P大致平行的方式固定有平板状的头搭载框架70。在头搭载框架70上设置有20个孔(未图示),20个液体喷出头2搭载于各个孔。五个液体喷出头2构成一个头组72,打印机1具有四个头组72。
如图1的(b)所示,液体喷出头2形成为细长的长条形状。在一个头组72内,三个液体喷出头2沿着与记录介质P的搬运方向交叉的方向排列,其他两个液体喷出头2在沿着搬运方向错开的位置处,在三个液体喷出头2之间分别各排列一个。相邻的液体喷出头2配置为,各液体喷出头2所能够印刷的范围在记录介质P的宽度方向上相连或者端部重复,从而能够实现在记录介质P的宽度方向上无间隙的印刷。
四个头组72沿着记录介质P的搬运方向配置。从未图示的液体罐向各液体喷出头2供给墨液。向属于一个头组72的液体喷出头2供给相同颜色的墨液,在四个头组中印刷四种颜色的墨液。从各头组72喷出的墨液的颜色例如为品红色(M)、黄色(Y)、青色(C)及黑色(K)。
需要说明的是,若以单色在一个液体喷出头2所能够印刷的范围内进行印刷,则搭载于打印机1的液体喷出头2的个数也可以为一个。头组72所含的液体喷出头2的个数或者头组72的个数能够根据要印刷的对象、印刷条件而适当变更。例如,还可以为了进行多种颜色的印刷而增加头组72的个数。另外,通过配置以相同颜色进行印刷的多个头组72,并在搬运方向上交替地印刷,从而能够加快印刷速度、即搬运速度。另外,也可以准备以相同颜色进行印刷的多个头组72,并在与搬运方向交叉的方向上错开地配置,从而提高记录介质P的宽度方向的分辨率。
此外,除了印刷带有颜色的墨液以外,也可以印刷涂敷剂等液体,以便进行记录介质P的表面处理。
打印机1在记录介质P上进行印刷。记录介质P成为卷绕于搬运辊74a的状态,在通过了两个搬运辊74c之间后,通过搭载于头搭载框架70的液体喷出头2的下侧。然后,通过两个搬运辊74d之间,最终被回收到搬运辊74b。
作为记录介质P,除了印刷纸张以外,也可以为布等。另外,也可以将打印机1设为代替搬运记录介质P而对搬运带进行搬运的方式,记录介质P除了卷筒状的记录介质以外,也可以为载置在搬运带上的单张纸、裁断的布、木材或瓷砖等。此外,也可以从液体喷出头2喷出包含导电性颗粒的液体,来印刷电子设备的布线图案等。另外,也可以从液体喷出头2朝向反应容器等喷出规定量的液体的化学药剂或包含化学药剂的液体,使它们进行反应等,来制作化学药品。
另外,也可以在打印机1安装位置传感器、速度传感器、温度传感器等,控制部76根据从来自各传感器的信息获知的打印机1各部分的状态,对打印机1的各部分进行控制。尤其是,若从液体喷出头2喷出的液体的喷出特性(喷出量、喷出速度等)受到外部的影响,则也可以根据液体喷出头2的温度、液体罐的液体的温度、液体罐的液体向液体喷出头2施加的压力,来改变使液体在液体喷出头2中喷出的驱动信号。
(液体喷出头的整体结构)
接着,使用图2~9对第一实施方式的液体喷出头2进行说明。需要说明的是,在图5、图6中为了容易理解附图,利用实线对处于其他构件的下方而应以虚线描绘的流路等进行描绘。另外,在图5的(a)中,使第二流路构件6的一部分透过示出,在图5的(b)中,使第二流路构件6的全部透过示出。另外,在图9中,以虚线示出以往的液体的流动,以实线示出喷出单元15的液体的流动,以长虚线示出从第二独立流路14供给的液体的流动。
需要说明的是,在附图中,图示出第一方向D1、第二方向D2、第三方向D3、第四方向D4、第五方向D5及第六方向D6。第一方向D1是第一共通流路20及第二共通流路24的延伸方向的一方侧,第四方向D4是第一共通流路20及第二共通流路24的延伸方向的另一方侧。第二方向D2是第一整合流路22及第二整合流路26的延伸方向的一方侧,第五方向D5是第一整合流路22及第二整合流路26的延伸方向的另一方侧。第三方向D3是与第一整合流路22及第二整合流路26的延伸方向正交的方向的一方侧,第六方向D6是与第一整合流路22及第二整合流路26的延伸方向正交的方向的另一方侧。
在液体喷出头2中,使用第一独立流路12作为第一流路来进行说明,使用第二独立流路14作为第二流路来进行说明,使用第三独立流路16作为第四流路来进行说明,使用第一共通流路20作为第三流路来进行说明,使用第二共通流路24作为第五流路来进行说明。
如图2、图3所示,液体喷出头2具备头主体2a、框体50、散热板52、布线基板54、按压构件56、弹性构件58、信号传递部60以及驱动器IC62。需要说明的是,液体喷出头2具备头主体2a即可,也可以不必具备框体50、散热板52、布线基板54、按压构件56、弹性构件58、信号传递部60及驱动器IC62。
液体喷出头2从头主体2a引出信号传递部60,信号传递部60与布线基板54电连接。在信号传递部60设置有对液体喷出头2的驱动进行控制的驱动器IC62。驱动器IC62隔着弹性构件58被按压构件56按压于散热板52。需要说明的是,省略了对布线基板54进行支承的支承构件的图示。
散热板52能够由金属或合金形成,是为了将驱动器IC62的热量向外部散发而设置的。散热板52借助螺钉或粘接剂而与框体50接合。
框体50载置于头主体2a的上表面,由框体50和散热板52覆盖构成液体喷出头2的各构件。框体50具备第一开口50a、第二开口50b、第三开口50c以及隔热部50d。第一开口50a分别设置为在第三方向D3及第六方向D6上对置。散热板52配置于第一开口50a,从而将第一开口50a密封。第二开口50b朝向下方开口,经由第二开口50b将布线基板54及按压构件56配置于框体50的内部。第三开口50c朝向上方开口,对设置于布线基板54的连接器(未图示)进行收容。
隔热部50d设置为从第二方向D2向第五方向D5延伸,且配置在散热板52与头主体2a之间。由此,能够降低由散热板52散发的热量向头主体2a传递的可能性。框体50能够由金属、合金或树脂形成。
如图4的(a)所示,头主体2a从第二方向D2朝向第五方向D5形成为较长的平板形状,且具有第一流路构件4、第二流路构件6以及压电致动器基板40。头主体2a在第一流路构件4的上表面设置有压电致动器基板40及第二流路构件6。压电致动器基板40载置于图4的(a)所示的虚线的区域。压电致动器基板40是为了对设置于第一流路构件4的多个加压室10(参照图8)进行加压而设置的,具有多个位移元件48(参照图8)。
(流路构件的整体结构)
第一流路构件4在内部形成有多个流路,将从第二流路构件6供给的液体引导至设置于下表面的喷出孔8(参照图8)。第一流路构件4的上表面成为加压室面4-1,在加压室面4-1形成有开口20a、24a、28c、28d。开口20a设置有多个,且从第二方向D2沿着第五方向D5排列。开口20a配置在加压室面4-1的第三方向D3上的端部。开口24a设置有多个,且从第二方向D2沿着第五方向D5排列。开口24a配置在加压室面4-1的第六方向D6上的端部。开口28c与开口20a相比设置于第二方向D2上的外侧及第五方向D5上的外侧。开口28d与开口24a相比设置于第二方向D2上的外侧及第五方向D5上的外侧。
第二流路构件6在内部形成有多个流路,将从液体罐供给的液体引导至第一流路构件4。第二流路构件6设置在第一流路构件4的加压室面4-1的外周部上,且在压电致动器基板40的载置区域的外侧,借助粘接剂(未图示)而与第一流路构件4接合。
(第二流路构件(整合流路))
如图4、图5所示,第二流路构件6形成有贯通孔6a和开口6b、6c、6d、22a、26a。贯通孔6a以从第二方向D2向第五方向D5延伸的方式形成,且配置在比压电致动器基板40的载置区域靠外侧的位置。信号传递部60穿过贯通孔6a。
开口6b设置于第二流路构件6的上表面,且配置在第二流路构件的第二方向D2上的端部。开口6b用于从液体罐向第二流路构件6供给液体。开口6c设置于第二流路构件6的上表面,且配置在第二流路构件的第五方向D5上的端部。开口6c用于将液体从第二流路构件6回收到液体罐。开口6d设置在第二流路构件6的下表面,在由开口6d形成的空间内配置有压电致动器基板40。
开口22a设置在第二流路构件6的下表面,且设置为从第二方向D2朝向第五方向D5延伸。开口22a形成在第二流路构件6的第三方向D3上的端部,且设置在比贯通孔6a靠第三方向D3侧的位置。
开口22a与开口6b连通,通过由第一流路构件4将开口22a密封而形成第一整合流路22。第一整合流路22以从第二方向D2向第五方向D5延伸的方式形成,且向第一流路构件4的开口20a及开口28c供给液体。
开口26a设置于第二流路构件6的下表面,且设置为从第二方向D2朝向第五方向D5延伸。开口26a形成在第二流路构件6的第六方向D6上的端部,且设置在比贯通孔6a靠第六方向D6侧的位置。
开口26a与开口6c连通,通过由第一流路构件4将开口26a密封而形成第二整合流路26。第二整合流路26以从第二方向D2向第五方向D5延伸的方式形成,且从第一流路构件4的开口24a及开口28d回收液体。
通过以上的结构,从液体罐供给至开口6b的液体被向第一整合流路22供给,经由开口22a向第一共通流路20流入,从而向第一流路构件4供给液体。并且,由第二共通流路24回收的液体经由开口26a向第二整合流路26流入,经由开口6c向外部回收液体。需要说明的是,也可以不必设置第二流路构件6。
需要说明的是,液体的供给及回收可以通过适当的方式来实现。例如,如图3的(a)中虚线所示,打印机1可以具有:包含第一整合流路22、第一流路构件4的流路及第二整合流路26在内的循环流路78;以及形成从第一整合流路22经由第一流路构件4的流路朝向第二整合流路26的流动的流动形成部79。
流动形成部79的结构可以为适当结构。例如,流动形成部79包含泵,进行从开口6c的吸引及/或向开口6b的喷出。另外,例如,流动形成部79具有:贮存从开口6c回收的液体的回收空间;贮存向开口6b供给的液体的供给空间;以及从回收空间向供给空间送出液体的泵,也可以通过使供给空间的液面高于回收空间的液面,从而在第一整合流路22与第二整合流路26之间产生压力差。
循环流路78中的位于第一流路构件4及第二流路构件6的外侧的部分以及流动形成部79可以为液体喷出头2的一部分,也可以设置于液体喷出头2的外部。
(第一流路构件(共通流路及喷出单元))
如图5~8所示,第一流路构件4通过层叠多个板4a~4m而形成,在沿层叠方向观察剖面时,具有设置于上侧的加压室面4-1和设置于下侧的喷出孔面4-2。在加压室面4-1上配置有压电致动器基板40,从在喷出孔面4-2开口的喷出孔8喷出液体。多个板4a~4m能够由金属、合金或树脂形成。需要说明的是,第一流路构件4也可以不层叠多个板4a~4m而通过树脂一体地形成。
第一流路构件4形成有多个第一共通流路20、多个第二共通流路24、多个端部流路28、多个喷出单元15以及多个虚设喷出单元17。
第一共通流路20以从第一方向D1向第四方向D4延伸的方式设置,且形成为与开口20a连通。另外,第一共通流路20从第二方向D2向第五方向D5排列有多个。需要说明的是,第一整合流路22及多个第一共通流路20能够理解为歧管,一条第一共通流路20能够理解为歧管的一条分支流路。
第二共通流路24以从第四方向D4向第一方向D1延伸的方式设置,且形成为与开口24a连通。另外,第二共通流路24从第二方向D2向第五方向D5排列有多个,且配置在相邻的第一共通流路20彼此之间。因此,第一共通流路20及第二共通流路24从第二方向D2朝向第五方向D5交替地配置。需要说明的是,第二整合流路26及多个第二共通流路24能够理解为歧管,一条第二共通流路24能够理解为歧管的一条分支流路。
在第一流路构件4的第二共通流路24形成有挡板30,配置有隔着挡板30而与第二共通流路24面对的空间32。挡板30具有第一挡板30a和第二挡板30b。空间32具有第一空间32a和第二空间32b。第一空间32a隔着第一挡板30a设置在供液体流动的第二共通流路24的上方。第二空间32b隔着第二挡板30b设置在供液体流动的第二共通流路24的下方。
第一挡板30a形成在第二共通流路24的上方的大致整个区域。因此,在俯视观察时,第一挡板30a形成为与第二共通流路24相同的形状。另外,第一空间32a形成在第一挡板30a的上方的大致整个区域。因此,在俯视观察时,第一空间32a形成为与第二共通流路24相同的形状。
第二挡板30b形成在第二共通流路24的下方的大致整个区域。因此,在俯视观察时,第二挡板30b形成为与第二共通流路24相同的形状。另外,第二空间32b形成在第二挡板30b的下方的大致整个区域。因此,在俯视观察时,第二空间32b形成为与第二共通流路24相同的形状。第一流路构件4通过在第二共通流路24中设置有挡板30,从而能够缓和第二共通流路24的压力变动,难以发生流体串扰。
第一挡板30a及第一空间32a能够通过如下方式形成:通过半蚀刻在板4d、4e上形成槽,以使槽彼此对置的方式进行接合。此时,板4e的通过半蚀刻而残留的残留部成为第一挡板30a。第二挡板30b及第二空间32b也同样地能够通过半蚀刻在板4k、41上形成槽而制作。
端部流路28形成在第一流路构件4的第二方向D2的端部及第五方向D5的端部。端部流路28具有宽幅部28a、狭窄部28b以及开口28c、28d。从开口28c供给的液体通过依次流过宽幅部28a、狭窄部28b、宽幅部28a及开口28d而在端部流路28中流动。由此,在端部流路28中存在有液体,并且液体在端部流路28中流动,位于端部流路28的周围的第一流路构件4的温度被液体均匀化。因此,在第一流路构件4中,从第二方向D2的端部及第五方向D5的端部散热的可能性降低。
(喷出单元)
使用图6、图7,对喷出单元15进行说明。喷出单元15具有喷出孔8、加压室10、第一独立流路(第一流路)12、第二独立流路(第二流路)14以及第三独立流路(第四流路)16。需要说明的是,在液体喷出头2中,从第一独立流路12及第二独立流路14向加压室10供给液体,第三独立流路16从加压室10回收液体。需要说明的是,第二独立流路14的流路阻力低于第一独立流路12的流路阻力,对此详细后述。
喷出单元15设置在相邻的第一共通流路20与第二共通流路24之间,在第一流路构件4的平面方向上形成为矩阵状。喷出单元15具有喷出单元列15a和喷出单元行15b。在喷出单元列15a中,喷出单元15从第一方向D1朝向第四方向D4排列。在喷出单元行15b中,喷出单元15从第二方向D2朝向第五方向D5排列。
加压室10具有加压室列10c和加压室行10d。另外,喷出孔8具有喷出孔列8a和喷出孔行8b。喷出孔列8a及加压室列10c也同样地从第一方向D1朝向第四方向D4排列。另外,喷出孔行8b及加压室行10d也同样地从第二方向D2朝向第五方向D5排列。
第一方向D1及第四方向D4与第二方向D2及第五方向D5所成的角度从直角偏移。因此,属于沿着第一方向D1配置的喷出孔列8a的喷出孔8彼此与该从直角偏移的偏移量相应地在第二方向D2上偏移配置。而且,喷出孔列8a在第二方向D2上排列配置,因此,属于不同的喷出孔列8a的喷出孔8相应地在第二方向D2上偏移配置。结合这些情况,第一流路构件4的喷出孔8在第二方向D2上以一定间隔排列配置。由此,能够以利用由喷出的液体形成的像素填埋规定的范围的方式进行印刷。
在图6中,当将喷出孔8投射到第三方向D3及第六方向D6上时,在假想直线R的范围内投射有32个喷出孔8,在假想直线R内,各喷出孔8以360dpi的间隔排列。由此,若在与假想直线R正交的方向上搬运记录介质P来进行印刷,则能够以360dpi的分辨率进行印刷。
虚设喷出单元17设置在位于最靠第二方向D2侧的第一共通流路20与位于最靠第二方向D2侧的第二共通流路24之间。另外,虚设喷出单元17还设置在位于最靠第五方向D5侧的第一共通流路20与位于最靠第五方向D5侧的第二共通流路24之间。虚设喷出单元17是为了使位于最靠第二方向D2或第五方向D5侧的喷出单元列15a的喷出稳定而设置的。
如图7、图8所示,加压室10具有加压室主体10a和部分流路10b。加压室主体10a在俯视观察下呈圆形状,部分流路10b从加压室主体10a朝向下方延伸。加压室主体10a通过从设置于加压室主体10a上的位移元件48受到压力而对部分流路10b中的液体进行加压。
加压室主体10a为大致圆板形状,且平面形状呈圆形状。通过平面形状为圆形状,从而能够增大位移量及因位移产生的加压室10的体积变化。部分流路10b是直径比加压室主体10a小的大致圆柱形状,平面形状呈圆形状。另外,部分流路10b在从加压室面4-1观察时收纳在加压室主体10a内。
需要说明的是,部分流路10b也可以为截面积朝向喷出孔8侧而变小的圆锥状或圆锥台状。由此,能够增大第一共通流路20及第二共通流路24的宽度,能够减小上述的压力损失之差。
加压室10沿着第一共通流路20的两侧配置,构成单侧各一列、合计两列的加压室列10c。第一共通流路20与在其两侧排列的加压室10经由第一独立流路12及第二独立流路14而连接。
另外,加压室10沿着第二共通流路24的两侧配置,构成单侧各一列、合计两列的加压室列10c。第二共通流路24与在其两侧排列的加压室10经由第三独立流路16而连接。
使用图7,对第一独立流路12、第二独立流路14及第三独立流路16进行说明。
第一独立流路12将第一共通流路20与加压室主体10a连接。第一独立流路12在从第一共通流路20的上表面朝向上方延伸之后朝向第五方向D5延伸,在朝向第四方向D4延伸之后再次朝向上方延伸,与加压室主体10a的下表面连接。
第二独立流路14将第一共通流路20与部分流路10b连接。第二独立流路14从第一共通流路20的下表面朝向第五方向D5延伸,在朝向第一方向D1延伸之后,与部分流路10b的侧面连接。
第三独立流路16将第二共通流路24与部分流路10b连接。第三独立流路16从第二共通流路24的侧面朝向第二方向D2延伸,在朝向第四方向D4延伸之后,与部分流路10b的侧面连接。
而且,第二独立流路14的流路阻力低于第一独立流路12的流路阻力。为了使第二独立流路14的流路阻力低于第一独立流路12的流路阻力,例如使形成有第二独立流路14的板41的厚度比形成有第一独立流路12的板4c的厚度厚即可。另外,在俯视观察下,也可以使第二独立流路14的宽度比第一独立流路12的宽度宽。另外,在俯视观察下,也可以使第二独立流路14的长度比第一独立流路12的长度短。
通过以上那样的结构,在第一流路构件4中,经由开口20a供给至第一共通流路20的液体经由第一独立流路12及第二独立流路14向加压室10流入,一部分液体从喷出孔8喷出。而且,剩余的液体从加压室10经由第三独立流路16向第二共通流路24流入,经由开口24a从第一流路构件4向第二流路构件6排出。
(压电致动器)
使用图7的(c)、图8对压电致动器基板40进行说明。在第一流路构件4的上表面接合有包含位移元件48的压电致动器基板40,且以各位移元件48位于加压室10上的方式进行配置。压电致动器基板40占据与由加压室10形成的加压室组大致相同的形状的区域。另外,各加压室10的开口通过在第一流路构件4的加压室面4-1接合压电致动器基板40而被堵塞。
压电致动器基板40具有由作为压电体的两张压电陶瓷层40a、40b构成的层叠结构。这些压电陶瓷层40a、40b分别具有20μm左右的厚度。压电陶瓷层40a、40b中的任一层都以跨越多个加压室10的方式延伸。
这些压电陶瓷层40a、40b例如由具有强介电性的锆钛酸铅(PZT)系、NaNbO3系、BaTiO3系、(BiNa)NbO3系、BiNaNb5O15系等陶瓷材料构成。需要说明的是,压电陶瓷层40b作为振动板而起作用,并非必须为压电体,作为代替,也可以使用不为压电体的其他陶瓷层、金属板或树脂板。振动板也可以构成为兼用作构成第一流路构件4的一部分的构件。例如,也可以与图示的例子不同,振动板具有在加压室面4-1整体范围内的宽度,且具有与开口20a、24a、28c、28d对置的开口。
在压电致动器基板40形成有共通电极42、独立电极44以及连接电极46。共通电极42在压电陶瓷层40a与压电陶瓷层40b之间的区域形成在面方向的大致整面范围内。而且,独立电极44配置在压电致动器基板40的上表面上的与加压室10对置的位置。
压电陶瓷层40a的被独立电极44和共通电极42夹着的部分在厚度方向上极化,成为在向独立电极44施加电压时位移的单压电晶片结构的位移元件48。因此,压电致动器基板40具有多个位移元件48。
共通电极42能够由Ag-Pd系等金属材料形成,共通电极42的厚度能够为2μm左右。共通电极42经由贯穿压电陶瓷层40a形成的通孔而与压电陶瓷层40a上的共通电极用表面电极(未图示)相连,经由共通电极用表面电极接地,被保持为接地电位。
独立电极44由Au系等金属材料形成,且具有独立电极主体44a和引出电极44b。如图7的(c)所示,独立电极主体44a在俯视观察下形成为大致圆形状,且形成得比加压室主体10a小。引出电极44b从独立电极主体44a引出,在引出后的引出电极44b上形成有连接电极46。
连接电极46例如由包含玻璃粉的银-钯构成,厚度为15μm左右且形成为凸状。连接电极46与设置于信号传递部60的电极电接合。
液体喷出头2通过控制部76的控制,按照经由驱动器IC62等向独立电极44供给的驱动信号,使位移元件48位移。作为驱动方法,能够使用所谓的拉射驱动。
(喷出单元的详细结构及作用)
使用图9对液体喷出头2的喷出单元15详细进行说明。
喷出单元15具备喷出孔8、加压室10、第一独立流路(第一流路)12、第二独立流路(第二流路)14以及第三独立流路(第四流路)16。第一独立流路12及第二独立流路14与第一共通流路20(第三流路(参照图8))连接,第三独立流路16与第二共通流路24(第五流路(参照图8))连接。
第一独立流路12与加压室10中的加压室主体10a的第一方向D1侧连接。第二独立流路14与加压室10中的部分流路10b的第四方向D4侧连接。第三独立流路16与加压室10中的部分流路10b的第一方向D1侧连接。
从第一独立流路12供给的液体通过加压室主体10a在部分流路10b中朝向下方流动,一部分从喷出孔8喷出。未从喷出孔8喷出的液体经由第三独立流路16被回收到喷出单元15的外部。
从第二独立流路14供给的液体的一部分从喷出孔8喷出。未从喷出孔8喷出的液体在部分流路10b内朝向上方流动,经由第三独立流路16被回收到喷出单元15的外部。
如图9所示,从第一独立流路12供给的液体在加压室主体10a及部分流路10b中流动而从喷出孔8喷出。以往的喷出单元中的液体的流动如虚线所示那样从加压室主体10a的中央部朝向喷出孔8均匀地呈大致直线状流动。
当产生这种流动时,在加压室10中的位于与连接第二独立流路14的部位相反侧的区域80附近成为液体难以流动的结构,例如,在区域80附近可能产生液体滞留的区域。
与此相对,在喷出单元15中,第一独立流路12及第二独立流路14与加压室10连接,从这些流路向加压室10供给液体。
因此,能够使从第二独立流路14供给至加压室10的液体的流动相对于从第一独立流路12向喷出孔8供给的液体的流动发生碰撞。由此,从加压室10向喷出孔8供给的液体的流动难以均匀地呈直线状流动,能够在加压室10内难以产生液体滞留的区域。
即,通过从加压室10向喷出孔8供给的液体的流动而产生的液体的滞留点的位置由于与从加压室10向喷出孔8供给的液体的流动之间的碰撞而移动,能够在加压室10内难以产生液体滞留的区域。
另外,加压室10具有加压室主体10a及部分流路10b,第一独立流路12与加压室主体10a连接,第二独立流路14与部分流路10b连接。因此,第一独立流路12以在加压室10整体中流动的方式供给液体,并且由于从第二独立流路14供给的液体的流动,在部分流路10b难以产生液体滞留的区域。
另外,第三独立流路16与部分流路10b连接。因此,从第二独立流路14朝向第三独立流路16流动的液体的流动成为横穿部分流路10b的内部的结构。其结果是,能够使从第二独立流路14朝向第三独立流路16流动的液体以横穿从加压室主体10a向喷出孔8供给的液体的流动的方式流动。因此,进一步在部分流路10b内难以产生液体滞留的区域。
(独立流路等的详细结构及作用)
另外,第三独立流路16与部分流路10b连接,且在比第二独立流路14靠加压室主体10a侧的位置连接。因此,即便在气泡从喷出孔8侵入到部分流路10b的内部的情况下,也能够利用气泡的浮力向第三独立流路16排出气泡。由此,能够降低由于在部分流路10b内滞留气泡而对朝向液体的压力传播产生影响的可能性。
另外,在俯视观察时,第一独立流路12与加压室主体10a的第一方向D1侧连接,第二独立流路14与部分流路10b的第四方向D4侧连接。
因此,在俯视观察时,从第一方向D1及第四方向D4的两侧向喷出单元15供给液体。因此,所供给的液体具有第一方向D1的速度分量及第四方向D4的速度分量。因此,供给到加压室10的液体对部分流路10b的内部的液体进行搅拌。其结果是,进一步在部分流路10b内难以产生液体滞留的区域。
另外,第三独立流路16与部分流路10b的第一方向D1侧连接,喷出孔8配置在部分流路10b的第四方向D4侧。由此,液体也能够向部分流路10b的第一方向D1侧流动,在部分流路10b的内部难以产生液体滞留的区域。
需要说明的是,也可以构成为第三独立流路16与部分流路10b的第四方向D4侧连接,喷出孔8配置在部分流路10b的第一方向D1侧。在该情况下也能够起到同样的效果。
另外,如图8所示,第三独立流路16与第二共通流路24的加压室主体10a侧连接。由此,能够使从部分流路10b排出的气泡沿着第二共通流路24的上表面流动。由此,容易从第二共通流路24经由开口24a(参照图6)向外部排出气泡。
另外,第三独立流路16的上表面与第二共通流路24的上表面优选共面。由此,从部分流路10b排出的气泡沿着第三独立流路16的上表面及第二共通流路24的上表面流动,容易进一步向外部排出。
另外,第二独立流路14相比第三独立流路16而与部分流路10b的喷出孔8侧连接。由此,在喷出孔8的附近从第二独立流路14供给液体。因此,能够加快喷出孔8的附近的液体的流速,抑制了液体所含的颜料等的沉降,在喷出孔8难以产生堵塞。
另外,如图7的(b)所示,在俯视观察时,第一独立流路12与加压室主体10a的第一方向D1侧连接,部分流路10b的面积重心位于比加压室主体10a的面积重心靠第四方向D4侧的位置。即,部分流路10b与加压室主体10a的远离第一独立流路12的一侧连接。
由此,供给到加压室主体10a的第一方向D1侧的液体在加压室主体10a的整个区域扩宽之后向部分流路10b供给。其结果是,在加压室主体10a的内部难以产生液体滞留的区域。
另外,在俯视观察时,在第二独立流路14与第三独立流路16之间配置有喷出孔8。由此,在从喷出孔8喷出了液体时,能够使从加压室主体10a向喷出孔8供给的液体的流动与从第二独立流路14供给的液体的流动发生碰撞的位置移动。
即,液体从喷出孔8喷出的喷出量根据所印刷的图像而不同,伴随着液体的喷出量的增减,部分流路10b的内部的液体的行为发生变化。因此,通过液体的喷出量的增减,从加压室主体10a向喷出孔8供给的液体的流动与从第二独立流路14供给的液体的流动发生碰撞的位置移动,在部分流路10b的内部难以产生液体滞留的区域。
需要说明的是,某一俯视图形的面积重心是指,在由每单位面积的质量均匀的物质制作出平面形状与其俯视图形相同的板状物体时,该物体的重心位于俯视图形之中的点。在描绘出将其俯视图形的面积进行二等分的第一直线与将其俯视图形的面积进行二等分的角度不同于第一直线的第二直线时,该面积重心也是第一直线与第二直线的交点。
另外,喷出孔8的面积重心位于比部分流路10b的面积重心靠第四方向D4侧的位置。由此,供给到部分流路10b的液体在部分流路10b的整个区域扩宽之后向喷出孔8供给,在部分流路10b的内部难以产生液体滞留的区域。
这里,喷出单元15经由第一独立流路12(第一流路)及第二独立流路14(第二流路)而与第一共通流路20(第三流路)连接。因此,施加到加压室主体10a的压力的一部分经由第一独立流路12及第二独立流路14向第一共通流路20传播。
当压力波从第一独立流路12及第二独立流路14向第一共通流路20传播而在第一共通流路20的内部产生压力差时,第一共通流路20的液体的行为有可能变得不稳定。因此,向第一共通流路20传播的压力波的大小优选是均匀的。
在液体喷出头2中,在剖视观察下,第二独立流路14配置于比第一独立流路12靠下方的位置。因此,第二独立流路14距加压室主体10a的距离比第一独立流路12距加压室主体10a的距离长,在传播至第二独立流路14时,产生压力衰减。
而且,第二独立流路14的流路阻力比第一独立流路12的流路阻力低,因此,能够使在第二独立流路14中流动时的压力衰减小于在第一独立流路12中流动时的压力衰减。其结果是,能够使从第一独立流路12及第二独立流路14传播的压力波的大小接近于均匀。
即,能够从加压室主体10a到第一独立流路12或第二独立流路14的压力衰减与在第一独立流路12或第二独立流路14中流动时的压力衰减的合计在第一独立流路12和第二独立流路14中接近于均匀,能够使向第一共通流路20传播的压力波的大小接近于均匀。
另外,在剖视观察下,第三独立流路16配置得高于第二独立流路14且配置得低于第一独立流路12。换言之,第三独立流路16配置在第一独立流路12与第二独立流路14之间。因此,施加到加压室主体10a的压力在向第二独立流路14传播时,一部分向第三独立流路16传播。
与此相对,第二独立流路14的流路阻力比第一独立流路12的流路阻力低。因此,即便到达第二独立流路14的压力波减少,由于第二独立流路14中的压力衰减变小,因此,也能够使从第一独立流路12及第二独立流路14传播的压力波的大小接近于均匀。
第一独立流路12的流路阻力能够为第二独立流路14的流路阻力的1.03~2.5倍。
需要说明的是,也可以使第二独立流路14的流路阻力大于第一独立流路12的流路阻力。在该情况下,能够难以产生从第一共通流路20经由第二独立流路14的压力传播。其结果是,能够降低在喷出孔8中传播不需要的压力的可能性。
第二独立流路14的流路阻力能够为第一独立流路12的流路阻力的1.03~2.5倍。
(加压室的共振周期及驱动波形的例子)
喷出单元15关于液体的压力变动而具有各种振动模式的共振周期(固有周期)。其中,加压室10的共振周期T0(加压室振动模式的共振周期)被利用于向位移元件48(共通电极42及独立电极44)施加的电压的驱动波形的设定。
加压室10的共振周期T0例如在使用惯性、声阻及柔量并基于适当的假定(忽略值相对小的要素等)而将喷出单元15模型化了时,由2π×(M×C)1/2表示。这里,C是加压室10的柔量,例如,是因振动板的变形引起的柔量与因墨液的压缩引起的柔量之和。M例如是从墨液供给侧向加压室10的惯性与从加压室10向喷出孔8的惯性的并列合成惯性。另外,更简便而言,共振周期T0被理解为压力波从节流孔经由加压室10到达喷出孔8为止的时间的两倍,例如,能够通过将从加压室10的入口到喷出孔8为止的长度除以声速而得到的值成为两倍而算出。需要说明的是,共振周期T0的1/2可以称为AL(Acoustic Length)。
加压室10的共振周期T0例如可以通过实测或模拟计算来求出。例如,在实测中,向位移元件48施加适当的波形(例如在多个周期的范围内连续的正弦波或矩形波)的驱动信号来测定此时的喷出孔8中的液体的振动。使驱动信号的频率变化来进行该测定。由此,得到液体的振幅成为最大时的驱动信号的周期来作为共振周期T0。另外,也可以将一个脉冲的驱动信号施加于位移元件48,基于此时的液滴的速度成为最大的脉冲宽度,来求出共振周期T0。另外,在模拟计算中,使与上述那样的实测同样的状况再现即可。
除了喷出单元15的结构之外,液体的物性(密度、粘度及体积压缩率(体积弹性模量))也对加压室10的共振周期T0产生影响。在针对已经填充了液体的液体喷出头2求出共振周期T0时,使用该填充的液体的物性值即可。针对还未填充液体的液体喷出头2,例如,使用由该液体喷出头2的小册子、规格书或说明书确定的、假定或允许利用的液体的物性值即可。在作为假定或允许利用的液体而存在多个种类的情况下,可以选择其中的任意的种类。液体的物性受到温度等环境(在其他观点中为液体的状态)的影响。在实际使用液体喷出头2的情况下,可以在其使用环境下求出共振周期T0。在未使用液体喷出头2的情况下,例如可以在小册子、规格书或说明书中确定的、假定或允许的环境下求出共振周期T0。
另外,驱动波形通常基于共振周期T0(在其他观点中为AL)而设定,因此,在具备驱动器IC62等的产品中,也可以根据向位移元件48施加的驱动波形以逆运算的形式确定共振周期T0。
图11是用于说明液体喷出头2中的驱动波形的一例的图。横轴示出以加压室10的共振周期T0对经过时间t进行归一化而得到的值。纸面左侧的纵轴示出向位移元件48施加的电压V,越靠纵轴的上方,使压电致动器基板40向加压室主体10a侧挠曲的极性的电压越大。纸面右侧的纵轴示出加压室主体10a内的液体的压力,越靠纵轴的上方,压力越高。线Lv示出电压V的变化。线Lp示出压力p的变化。需要说明的是,详细而言,加压室主体10a内的液体的压力是加压室主体10a的面向位移元件48的区域的面积重心附近的压力。
图11例示出进行了所谓的拉射式的驱动控制的情况。具体而言,控制部76在从喷出单元15不喷出液滴的状态下,经由驱动器IC62向共通电极42与独立电极44之间施加规定的电压V1。由此,压电致动器基板40向加压室主体10a侧挠曲。将此时的压力p设为基准压力p0。需要说明的是,基准压力p0是在通过压电致动器基板40挠曲而产生的压力变动平息后的、压力变化消失了时的值。而且,在喷出液滴时,控制部76使电压下降(t/T0=0),接着使电压上升(t/T0=0.5)。
首先,通过在t/T0=0的时间点使电压下降而降低压力p。压力p低于基准压力p0的加压室主体10a从与加压室主体10a相连的流路(也包含喷出孔8)引入液体,使压力p返回到p0。在t/T0=0.25的时间点,压力p返回到p0。即便超过了t/TO=0.25,来自与加压室主体10a相连的流路的液体也继续流入,因此,由于流入的液体,压力p变得高于p0。在t/T0=0.5的时间点,压力p在t/T0=0到该时间点之间成为最高。此时,控制部76使电压上升。由于在使电压上升前变高了的压力与通过施加电压而产生的压力相加,因此,由此压力p进一步变高。该时间点的压力p成为两次电压变化的压力相加后的状态。即,使电压上升后的从p0起算的压力变化成为t/TO=0的时间点的因电压变化产生的压力的约两倍。该成为约两倍的压力p作为压力波从加压室主体10a向与加压室主体10a相连的流路传递。通过该压力波中的到达喷出孔8的压力波,将喷出孔8的内侧的液体的一部分向外部挤出,作为液滴而喷出。
即便产生液滴的喷出的压力波在从加压室10出来之后,在加压室10中也继续振动。将该振动称为残留振动。残留振动渐渐地衰减。该残留振动的周期大致为共振周期T0。
需要说明的是,如上所述,关于具备驱动器IC62等的产品,能够根据驱动波形以逆运算的方式求出加压室10的共振周期T0。例如,在图11所示的拉射式中,确定所施加的矩形波状的驱动信号的脉冲宽度(0.0~0.5),将该脉冲宽度设为两倍,由此求出共振周期T0。
(加压室的共振周期与环状流路之间的关系)
关于各喷出单元15,加压室10、第一独立流路12(第一流路)、第一共通流路20(第三流路、歧管的一条分支流路)及第二独立流路14(第二流路)按照该列举顺序相连而构成环状流路25(参照图10中标注了附图标记L1的线)。在将压力波绕该环状流路25一周的时间设为T1时,T1/T0的小数点以后的值成为1/8以上且7/8以下。
这里,当为了喷出液滴而利用位移元件48对加压室主体10a进行加压时,产生压力波,该压力波分别向第一独立流路12及第二独立流路14传播,并绕环状流路25一周而返回到加压室主体10a。另一方面,如上所述,在加压室10中,存在以共振周期T0为周期的残留振动。因此,当返回来的压力波与残留振动的相位一致时,两者重叠而产生比较大的压力变动。而且,该压力变动可能对接下来的喷出造成影响。但是,通过使T1/T0的小数点以后的值为1/8以上且7/8以下,从而两者的相位实质上偏移了45°(=360°×1/8)以上且270°(360°×7/8)以下的大小,降低了上述那样的可能性。
参照图13,进一步详细地进行说明。该图是用于说明相位差与波的干涉之间的关系的概念图。在该图中,横轴示出相位θ。纵轴示出压力。相位θ也可以理解为经过时间t。在该情况下,例如,若在t=t0+n×T0(n为0以上的整数)时假定为θ=0°,则θ=360°对应于t=t0+(n+1)×T0。图13是用于说明波的干涉的概念图,因此,可以认为t0是任意的时间点。
图中的“Ref.”中的曲线示意性地示出加压室10中的残留振动。这里,忽略残留振动的衰减,并且,以正弦波表示压力变动。如上所述,t0(θ=0°)是任意的时间点,但为了容易理解,也可以方便地将图示的正弦波与图11的拉射建立对应,t0/TO被认为是图11的0.25附近。
Δθ=45°、90°、180°、270°或315°中的曲线示意性地示出经由环状流路25而返回来的压力波所引起的加压室10中的压力变动。这些曲线中的T1的值互不相同,Δθ是将T1/T0的小数点以后的值乘以360°而得到的。这里,仅针对压力波中的前头或接近前头的一个波示出压力变动。该一个波是在上述的时间点t0处从加压室10开始传播的波。
关于在环状流路25中返回来的压力波,也忽略衰减,并且,以正弦波表示压力变动。压力波的周期与残留振动的周期(T0)未必一致,但这里两者相同。压力波的周期例如大致与由位移元件48进行加压的加压周期相同。例如,在参照图11而说明的拉射中,接近加压室10的共振周期T0。
在T1/T0的小数点以后的值为0的情况下(图中的Δθ=0°),残留振动的相位与返回来的压力波的相位大致一致,相互增强压力。当小数点以后的值从0偏移时,两者相互增强压力的作用减弱。此外,当小数点以后的值成为1/2时(Δθ=180°),两者的相位大致相反,两者的压力相互抵消。两者的压力的大小实际上大多互不相同,因此,压力变动并不是完全消除,但至少降低了压力变动。这样,T1/T0的小数点以后实质上相当于残留振动与返回来的压力波之间的相位差。
因此,若T1/T0的小数点以后的值为1/8以上且7/8以下(Δθ为45°以上且315°以下),则能够避免残留振动与返回来的压力波相互最为增强压力的状态。其结果是,能够降低残留振动及返回来的压力波对接下来的喷出造成的影响,能够提高喷出特性的精度。
另外,若T1/T0的小数点以后的值为1/4以上且3/4以下(Δθ为90°以上且270°以下),则能够进一步减弱残留振动及返回来的压力波相互增强压力的作用。此外,T1/T0的小数点以后的值也可以为3/8以上且5/8以下。
关于压力波绕环状流路25一周的时间T1,可以通过实测来求出,也可以通过模拟计算来求出。另外,也可以对环状流路25的长度L1(图10)进行测定或计算,使用长度L1和压力波的速度v,通过L1/v来求出。此时,也可以忽略分散关系而将速度v设为相位速度(通常所说的声速)。声速例如可以根据液体的密度及体积弹性模量来算出。求出时间T1(或速度v)时的液体的条件与求出上述共振周期T0时的液体的条件可以相同。
具体而言,环状流路25的长度L1例如可以如以下那样来测定。在第一独立流路12及第二独立流路14中,分别对流路的中心线上的长度进行测定。这是因为,这些流路的横截面的面积比较小,压力波大致沿着流路传播,因此,对流路的平均(代表)长度进行测定即可。需要说明的是,流路的中心线是将与流路正交的横截面的面积重心相连而成的线。在加压室10及第一共通流路20中,基本上以最短距离对长度进行测定。这是因为,在这些空间内,压力波向四周扩散,且基本上以最短距离向独立流路传播及/或从独立流路传播。
另外,对长度L1的加压室10中的长度进行测定的路径可以在该路径上包含加压室主体10a的上表面(被位移元件48加压的面。可以忽略压电致动器基板40的挠曲。)的面积重心P1。例如,长度L1的加压室10中的长度是从面积重心P1到第一独立流路12的最短距离与从面积重心P1到第二独立流路14的最短距离之和。这是因为,依照加压室10中的压力变动(之后的残留振动)从加压室主体10a的上表面开始产生的情况,通过以该上表面的代表位置为基准,从而能够更加准确地评价相位的偏移。需要说明的是,若确认地记载面积重心,则面积重心是其周围的一次力矩成为0的位置。
如上所述,当长度L1的加压室10及第一共通流路20中的长度为最短距离时,该最短距离根据障碍物的有无而为直线距离或弯曲的路径的距离。在图10的例子中,如下所述。从面积重心P1到第一独立流路12的长度成为直线距离。从面积重心P1到第二独立流路14的长度成为从面积重心P1呈直线地延伸至部分流路10b的第一方向D1侧且上方的缘部、并从该缘部呈直线地延伸至第二独立流路14这一路径的长度。长度L1的第一共通流路20中的长度成为直线距离。
需要说明的是,也可以与图示的例子不同,例如,从面积重心P1到第二独立流路14的最短距离成为直线距离。另外,例如也可以通过第一共通流路20的宽度在部分流路10b的配置位置处变窄等而使长度L1的第一共通流路20中的最短距离不为直线距离。长度L1无需经由独立流路的端部。例如,在本实施方式中,第二独立流路14以在第一共通流路20的底面形成槽的方式延伸(图8的(a)),因此,长度L1的第一共通流路20中的长度为从比第二独立流路14的第一共通流路20侧的端部靠近前的位置P3到第一独立流路12为止的长度。
(加压室的共振周期与第三独立流路之间的关系)
第一流路构件4除了上述的环状流路25之外,还具备与多个加压室10分别连接的多个第三独立流路16(第四流路)、以及与多个第三独立流路16共通连接的第二共通流路24(第五流路)。而且,在将压力波从加压室10向第三独立流路16传播并在第三独立流路16与第二共通流路24的连接位置处反射而返回到加压室10为止的时间设为T2时,T2/T0的小数点以后的值为1/8以上且7/8以下。
这里,在加压室主体10a中产生的压力波不仅在环状流路25中传播,也向第三独立流路16传播。压力波在流路彼此的连接位置(流路阻力变化的位置)处,一部分反射,另一部分透过。因此,传播到第三独立流路16的压力波的一部分在第三独立流路16的与第二共通流路24连接的连接位置处反射而返回到加压室主体10a。此时的反射是开口端(自由端)处的反射,相位不反转。因此,与环状流路25同样地,通过使T2/T0的小数点以后的值为1/8以上且7/8以下,例如能够降低残留振动与在第三独立流路16中往返的压力波增强的可能性。其结果是,例如,喷出特性的精度提高。需要说明的是,T2/T0的小数点以后的值也可以为1/4以上且3/4以下或者3/8以上且5/8以下。
时间T2与时间T1同样地,可以通过实测来求出,也可以通过模拟计算来求出。另外,也可以对在第三独立流路16中往返的长度L2(图10)进行测定或计算,使用长度L2与压力波的速度v,通过(2×L2)/v来求出。求出时间T2(或速度v)时的条件与求出共振周期T0时的条件相同。
长度L2可以与长度L1同样地测定。例如,在第三独立流路16中,可以对流路的中心线上的长度进行测定。在加压室10中,可以基本上以最短距离对长度进行测定。对长度L2的加压室10中的长度进行测定的路径可以在该路径上包含加压室主体10a的上表面的面积重心P1。在图10的例子中,从面积重心P1到第三独立流路16的长度成为从面积重心P1呈直线地延伸至部分流路10b的第一方向D1侧且上方的缘部、并从该缘部呈直线地延伸至第三独立流路16这一路径的长度。需要说明的是,也可以与图示的例子不同,从面积重心P1到第三独立流路16的最短距离成为直线距离。
(环状流路及第三独立流路的相互关系等)
另外,在本实施方式中,例如,压力波绕环状流路25一周的时间T1比压力波在第三独立流路16中往返的时间T2长(T1>T2)。在其他观点中,环状流路25的长度L1比从加压室10到第三独立流路16的与第二共通流路24连接的连接位置为止的长度L2的两倍长(L1>2×L2)。
因此,绕环状流路25一周的压力波返回到加压室主体10a的时期相对于在第三独立流路16中往返的压力波返回到加压室主体10a的时期滞后。由此,降低了这两个压力波在加压室主体10a中重叠的可能性。即,在加压室主体10a中,降低了返回来的压力波所引起的压力变动变大的可能性。其结果是,例如,该压力变动对接下来的液滴的喷出造成的影响降低,喷出的精度提高。并非使长度L2的两倍比长度L1长,而是使长度L1比长度L2的两倍长,因此,例如能够在第一共通流路20中确保用于增大两者之差的长度。其结果是,容易增大两者之差,并且起到长度L1的第一共通流路20中的长度比较长所带来的效果(后述)。
处于第一共通流路20内的环状流路25的路径的长度(从位置P3到位置P4的长度)例如占长度L1的三成以上。即,第一共通流路20在长度L1中占据的比例比较大。
这里,从第一独立流路12或第二独立流路14传播到第一共通流路20的压力波在横截面的面积比这些独立流路宽的第一共通流路20中散射而衰减。因此,例如,通过增大第一共通流路20的比例,能够减小绕环状流路25一周而返回到加压室主体10a的压力波。其结果是,例如能够提高喷出的精度。另外,例如,通过在横截面的面积宽的第一共通流路20中确保相对长的长度L1,能够抑制因第一独立流路12或第二独立流路14变长而引起的流路阻力的增加。长度L1在加压室10、第一独立流路12、第一共通流路20及第二独立流路14这四部分得以确保,因此,通过使第一共通流路20中的长度大于将长度L1进行四等分后的长度,可以说能够充分地增大第一共通流路20中的衰减的影响。
另外,在本实施方式中,在喷出孔8的开口方向上,第三独立流路16位于第一独立流路12与第二独立流路14之间。
因此,构成环状流路25的第一独立流路12及第二独立流路14成为三条独立流路中的、在上下方向上相互最为分离的两条流路。因此,在加压室10及/或第一共通流路20中,容易在上下方向上确保环状流路25的长度。即,容易使长度L1变长。另外,由于在第一共通流路20中能够确保环状流路25的长度,因此,也容易增大第一共通流路20的长度在长度L1中占据的比例。
另外,在本实施方式中,第一共通流路20向与喷出孔8的开口方向正交的方向(第一方向D1)延伸。在沿喷出孔8的开口方向观察时,与同一加压室10连接的第一独立流路12及第二独立流路14从第一共通流路20起在第一共通流路20的宽度方向上彼此向相同侧(第五方向D5侧)延伸。
因此,例如,从第一独立流路12向第一共通流路20传播的压力波的传播方向与从第一共通流路20向第二独立流路14传播的压力波的传播方向容易相反。其结果是,压力波难以从第一独立流路12向第二独立流路14传播。关于与上述相反的方向的压力波的传播也是同样的。即,能够降低环状流路25中的压力波的传播。
另外,在本实施方式中,第一共通流路20向与喷出孔8的开口方向正交的方向(第一方向D1)延伸。在沿喷出孔8的开口方向观察时,与同一加压室10连接的第一独立流路12及第二独立流路14从加压室10起在第一共通流路20的流路方向上彼此向相反侧(第一方向D1侧及第四方向D4侧)延伸,之后在第一共通流路20的宽度方向上彼此向相同侧(第二方向D2侧)延伸,且在第一共通流路20的流路方向上在彼此不同的位置处与第一共通流路20连接。
因此,例如,在俯视观察下,环状流路25横穿加压室10,并且使第一共通流路20沿着其流路方向延伸。其结果是,例如,容易在加压室10及第一共通流路20中确保长度L1。另外,能够在缩短第一独立流路12及第二独立流路14各自的长度的同时实现这样的长度的确保。因此,例如容易增大第一共通流路20的长度在长度L1中占据的比例。
<第二实施方式>
使用图12对第二实施方式的液体喷出头102进行说明。液体喷出头102的喷出单元115的结构与液体喷出头2不同,其他结构相同。需要说明的是,在图12的(a)中,与图9同样地,以实线示出实际的液体的流动,以虚线示出从第三独立流路116供给的液体的流动。
喷出单元115具备喷出孔8、加压室10、第一独立流路(第一流路)12、第二独立流路(第四流路)114以及第三独立流路(第二流路)116。第一独立流路12及第三独立流路116与第一共通流路20(第三流路)连接,第二独立流路114与第二共通流路24(第五流路)连接。因此,喷出单元115被从第一独立流路12及第三独立流路116供给液体,被从第二独立流路114回收液体。
在液体喷出头102中,在俯视观察时,第一独立流路12与加压室主体10a的第一方向D1侧连接,第二独立流路114与部分流路10b的第四方向D4侧连接,第三独立流路116与部分流路10b的第一方向D1侧连接。
因此,在俯视观察时,喷出单元115被从第一方向D1供给液体,被从第四方向D4回收液体。由此,能够有效地使部分流路10b的内部的液体从第一方向D1向第四方向D4流动,在部分流路10b的内部难以产生液体滞留的区域。
即,第三独立流路116与位于比加压室主体10a靠下方的位置的部分流路10b连接,由此,如虚线所示,液体在区域80的附近流动。其结果是,液体能够在位于与连接第二独立流路114的部位相反的一侧的区域80流动,在部分流路10b的内部难以产生液体滞留的区域。
另外,加压室10、第一独立流路12、第一共通流路20及第三独立流路116构成环状流路125(参照标注了L1的线)。在将加压室10的共振周期设为T0、将压力波绕环状流路125一周的时间设为T1时,T1/T0的小数点以后的值成为1/8以上且7/8以下。
因此,例如,与第一实施方式同样地,在加压室10中,降低了残留振动与返回来的压力波增强的可能性,进而,喷出特性的精度提高。
另外,从加压室10中的被位移元件48加压的面的面积重心P1到绕环状流路125一周而向面积重心P1返回为止的长度L1(经由P1、P2及P4的线的长度)比从面积重心P1经由第二独立流路114而到达第二共通流路24为止的长度L2(从P1延伸至P3的线的长度)的两倍长。
因此,与第一实施方式同样地,绕环状流路125一周的压力波返回到加压室主体10a的时期相对于在第二独立流路114中往返的压力波返回到加压室主体10a的时期滞后。其结果是,例如降低了加压室主体10a中的压力变动变大的可能性,喷出的精度提高。
需要说明的是,如根据第二实施方式能理解的那样,第三流路(第二独立流路114)无需位于构成环状流路的第一流路(第一独立流路12)与第二流路(第三独立流路116)之间,第一流路及第二流路无需从加压室彼此向相反侧延伸。
需要说明的是,在以上的实施方式中,位移元件48是加压部的一例。搬运辊74a~74d是搬运部的一例。
本公开的方式不局限于上述实施方式,在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更。
若设置有与同一加压室连接的两条独立流路(第一流路及第二流路)和与该两条独立流路连接的一条共通流路(第三流路),则构成包含加压室的环状流路。因此,与加压室连接的独立流路的条数不局限于三条,可以仅为两条,也可以为四条以上。在其他观点中,也可以不设置第四流路及第五流路。
在与同一加压室连接的独立流路仅为两条的情况下,例如可以是,一条独立流路(第一流路)从共通流路向加压室供给液体,另一条独立流路(第二流路)将加压室的液体向所述共通流路(第三流路)回收。共通流路兼用作液体的供给和液体的回收。这样的流动能够通过适当地设定流路彼此的连接位置等来实现,例如,将供给用的独立流路的与共通流路连接的连接位置设置在比回收用的独立流路的与共通流路连接的连接位置靠上游侧(压力高的一侧)等。
另外,独立流路的相对位置等不局限于实施方式所例示的相对位置。例如也可以是,在图9中,第二独立流路14及/或第三独立流路16的从部分流路10b延伸的方向与图示相反,或者在图12的(a)中,第二独立流路114及/或第三独立流路116的从部分流路10b延伸的方向与图示相反。喷出孔8相对于部分流路10b也可以位于第一方向D1侧。在实施方式中,第一独立流路12仅利用于液体的供给,但也可以利用于液体的回收。
在实施方式中,将构成环状流路的第一流路及第二流路(例如第一独立流路12及第二独立流路14)设为向加压室供给液体的流路,将不构成环状流路的第三流路设为回收液体的流路。反之也可以将第一流路及第二流路设为从加压室回收液体的流路,将第三流路设为供给液体的流路。
在实施方式中,在俯视观察下,与部分流路10b连接的独立流路(例如第二独立流路14及第三独立流路16)的宽度(与第一方向D1正交的方向)比部分流路10b的直径小。但是,这些独立流路的宽度也可以通过使在与部分流路10b连接的连接部分处变宽等而设为与部分流路10b的直径相等或大于部分流路10b的直径。
在设有第四流路及第五流路(例如第三独立流路16及第二共通流路24)的情况下,环状流路的长度L1也可以不比从加压室到第四流路的与第五流路连接的连接位置为止的长度L2的两倍长。即,长度L1与长度L2的两倍也可以相同,长度L2的两倍也可以比长度L1长。
附图标记说明
1…彩色喷墨打印机;
2…液体喷出头;
2a…头主体;
4…第一流路构件;
4a~4m…板;
4-1…加压室面;
4-2…喷出孔面;
6…第二流路构件;
8…喷出孔;
10…加压室;
10a…加压室主体;
10b…部分流路;
12…第一独立流路(第一流路);
14…第二独立流路(第二流路);
15…喷出单元;
16…第三独立流路(第四流路);
20…第一共通流路(第三流路);
22…第一整合流路;
24…第二共通流路(第五流路);
25…环状流路;
26…第二整合流路;
28…端部流路;
30…挡板;
32…挡板室;
40…压电致动器基板;
42…共通电极;
44…独立电极;
46…连接电极;
48…位移元件;
50…框体;
52…散热板;
54…布线基板;
56…按压构件;
58…弹性构件;
60…信号传递部;
62…驱动器IC;
70…头搭载框架;
72…头组;
74a、74b、74c、74d…搬运辊;
76…控制部;
P…记录介质;
D1…第一方向;
D2…第二方向;
D3…第三方向;
D4…第四方向;
D5…第五方向;
D6…第六方向。
Claims (9)
1.一种液体喷出头,其中,
该液体喷出头具备:
流路构件,其具备多个喷出孔、与多个所述喷出孔分别连接的多个加压室、与多个所述加压室分别连接的多个第一流路、与多个所述加压室分别连接的多个第二流路以及与多个所述第一流路及多个所述第二流路共通连接的第三流路;以及
多个加压部,其对多个所述加压室内的液体分别进行加压,
在将所述加压室的共振周期设为T0、将压力波绕依次经由所述加压室、所述第一流路、所述第三流路及所述第二流路的环状流路一周的时间设为T1时,T1/T0的小数点以后的值为1/8以上且7/8以下。
2.根据权利要求1所述的液体喷出头,其中,
T1/T0的小数点以后的值为1/4以上且3/4以下。
3.根据权利要求1或2所述的液体喷出头,其中,
所述流路构件还具备:
与多个所述加压室分别连接的多个第四流路;以及
与多个所述第四流路共通连接的第五流路,
在将压力波从所述加压室向所述第四流路传播并在所述第四流路与所述第五流路的连接位置处反射而返回到所述加压室为止的时间设为T2时,T2/T0的小数点以后的值为1/8以上且7/8以下。
4.根据权利要求1或2所述的液体喷出头,其中,
所述流路构件还具备:
与多个所述加压室分别连接的多个第四流路;以及
与多个所述第四流路共通连接的第五流路,
在将压力波从所述加压室向所述第四流路传播并在所述第四流路与所述第五流路的连接位置处反射而返回到所述加压室为止的时间设为T2时,T1>T2。
5.根据权利要求4所述的液体喷出头,其中,
位于所述第三流路内的所述环状流路的路径的长度占所述环状流路的路径的长度的三成以上。
6.根据权利要求4所述的液体喷出头,其中,
在所述喷出孔的开口方向上,所述第四流路位于所述第一流路与所述第二流路之间。
7.根据权利要求1或2所述的液体喷出头,其中,
所述第三流路向与所述喷出孔的开口方向正交的方向延伸,
在沿所述开口方向观察时,与同一所述加压室连接的所述第一流路及所述第二流路从所述第三流路起在所述第三流路的宽度方向上彼此向相同侧延伸。
8.根据权利要求1或2所述的液体喷出头,其中,
所述第三流路向与所述喷出孔的开口方向正交的方向延伸,
在沿所述开口方向观察时,与同一所述加压室连接的所述第一流路及所述第二流路从所述加压室起在所述第三流路的流路方向上彼此向相反侧延伸,之后在所述第三流路的宽度方向上彼此向相同侧延伸,且在所述流路方向上在彼此不同的位置处与所述第三流路连接。
9.一种记录装置,其中,
所述记录装置具备:
权利要求1至8中任一项所述的液体喷出头;
将记录介质向所述液体喷出头搬运的搬运部;以及
对所述液体喷出头进行控制的控制部。
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